Neseniai gavau nikelio-metalo hidrido įkraunamų (NiMH) akumuliatorių rinkinį atsuktuvui „Bosch 14.4V“, 2,6Ah. Baterijos iš tikrųjų turėjo mažą talpą, nors jos buvo veikiamos tik trumpą laiką su apkrova ir turėjo nedaug iškrovimo (darbo) įkrovimo ciklų. Dėl šios priežasties nusprendžiau išardyti baterijas, atlikti jų matavimus kiekvienam elementui, kad nustatyčiau charakteristikas ir galimą atsigavimą, naudoti „išgyvenamus“ elementus kituose naminis reikalaujančios didelės srovės išėjimo per trumpą laiką. Šis darbas aprašomas etapais pastaboje „Automatinis akumuliatoriaus iškrovos įtaisas».
Išmontavę akumuliatorių
buvo atliktas parengiamasis nurodyto įtaiso elementų iškrovimas, kontroliuojant mažiausiai 0,9 ... 1,0 volto likutinę įtampą, kad būtų išvengta gilaus iškrovimo. Po to, norint juos visiškai įkrauti, reikėjo paprasto ir patikimo įkroviklio.
Įkroviklio reikalavimai
NiMH akumuliatorių gamintojai rekomenduoja atlikti įkrovimą, kurio srovės vertė yra nuo 0,75 iki 1,0 C. Esant tokioms sąlygoms, didžiausias ciklo įkrovimo proceso efektyvumas yra kiek įmanoma didesnis. Bet pasibaigus įkrovimo procesui efektyvumas smarkiai sumažėja, o energija gaunama šilumai gaminti. Elemento viduje temperatūra ir slėgis staigiai kyla. Baterijos turi avarinį vožtuvą, kuris gali atsidaryti padidėjus slėgiui. Tokiu atveju baterijos savybės bus negrįžtamai prarastos. Taip, ir pati temperatūra neigiamai veikia akumuliatoriaus elektrodų struktūrą.
Dėl šios priežasties, norint nikelio-metalo hidrido akumuliatorius, labai svarbu stebėti akumuliatoriaus režimus ir būklę, kai kraunama, pasibaigus įkrovimo procesui, kad būtų išvengta perkrovimo ar akumuliatoriaus sunaikinimo.
Kaip nurodyta, pasibaigus „NiMH“ akumuliatoriaus įkrovimo procesui, jo temperatūra pradeda kilti. Tai yra pagrindinis parametras norint išjungti įkrovą. Paprastai, norint nutraukti įkrovimą, laikoma, kad temperatūra padidėja daugiau kaip 1 laipsniu per minutę. Tačiau esant žemai įkrovimo srovei (mažiau nei 0,5 ° C), kai temperatūra pakyla pakankamai lėtai, ją sunku nustatyti. Tam gali būti naudojama absoliuti temperatūros vertė. Ši vertė imama 45–50 ° C. Tokiu atveju įkrovimą reikia nutraukti ir atnaujinti (jei reikia) atnaujinus elementą.
Taip pat būtina nustatyti įkrovimo laiko limitą. Jį galima apskaičiuoti pagal akumuliatoriaus talpą, įkrovimo srovės dydį ir proceso efektyvumą, pridėjus 5-10 procentų. Tokiu atveju, esant normaliai proceso temperatūrai, įkroviklis nustatytu laiku yra išjungtas.
Esant giliam NiMH akumuliatoriaus išleidimui (mažiau nei 0,8 V), įkrovimo srovė preliminariai nustatoma 0,1 ... 0,3C. Šis etapas yra ribotas ir trunka apie 30 minučių. Jei per tą laiką akumuliatorius neatkuria 0,9 ... 1,0 V įtampos, tada ląstelė yra bekompromisė. Teigiamu atveju įkrova atliekama padidėjus srovei 0,5–1,0C diapazone.
Ir vis dėlto apie ypač greitą akumuliatoriaus įkrovimą. Yra žinoma, kad įkrovus iki 70% savo talpos, nikelio-metalo hidrido akumuliatoriaus įkrovimo efektyvumas yra beveik 100 procentų. Todėl šiame etape galima padidinti srovę, kad paspartėtų jos praėjimas. Srovės tokiais atvejais yra ribotos iki 10C. Didelė srovė gali lengvai perkaitinti akumuliatorių ir sunaikinti jo elektrodų struktūrą. Todėl ypač greitą įkrovimą rekomenduojama naudoti tik nuolat stebint įkrovimo procesą.
NiMH akumuliatoriaus įkroviklio gamybos procesas peržiūrėta žemiau.
1. Pradinių duomenų nustatymas.
- Įkraunamas elementas, kurio nuolatinė srovės vertė yra 0,5 ... 1,0C iki vardinės talpos.
- Išėjimo srovė (reguliuojama) - 20 ... 400 (800) ma.
- Išėjimo srovės stabilizavimas.
- Išėjimo įtampa 1,3 ... 1,8 V.
- Įėjimo įtampa - 9 ... 12 V.
- Įvesties srovė - 400 (1000) ma.
2. Kaip atminties energijos šaltinį mes pasirenkame mobilųjį adapterį 220/9 voltų, 400 ma. Galima pakeisti galingesniu (pavyzdžiui, 220 / 1,6 ... 12 V, 1000 ma). Atminties dizainas nebus keičiamas.
3. Apsvarstykite įkroviklio grandinę
Projektinis akumuliatoriaus įkroviklio variantas yra stabilizuojantis ir srovę ribojantis įtaisas, pagamintas ant vieno operacinio stiprintuvo (OA) elemento ir galingo kompozitinio n-p-n tranzistoriaus KT829A. Įkroviklis suteikia galimybę reguliuoti įkrovimo srovę. Nustatytos srovės stabilizavimas vyksta padidinant arba sumažinant išėjimo įtampą.
Rezistoriaus R1 ir zenerio diodo VD1 sandūros taške sukuriama stabili etaloninė įtampa. Keisdami įtampos vertę, paimtą iš rezistoriaus dalytuvo potenciometro R2, esant neinversiniam operatyvinio stiprintuvo įėjimui (3 kaištis), mes keičiame išėjimo įtampos vertę (6 kaištis), taigi ir srovę per VT1. Rezistorius R5 riboja srovę įkraunamos baterijos grandinėje. Įtampos kritimo pokyčiai esant R5, kai įkrovimo srovė per grįžtamąjį ryšį (OOS) nukrypsta į atvirkštinį op-amp įėjimą (2 kaištis), pataisoma ir stabilizuojama įkroviklio išėjimo srovė. Įdiegta R2 srovė bus stabili iki šios ir vėlesnių to paties tipo akumuliatorių įkrovimo pabaigos.
Ši srovės stabilizatoriaus grandinė yra labai universali ir gali būti naudojama siekiant apriboti įvairių konstrukcijų srovę. Grandinę lengva pakartoti, ją sudaro paprasti ir prieinami radijo komponentai, o tinkamai sumontavę, jie iškart pradeda veikti.
Šios grandinės ypatybė yra galimybė naudoti turimus operacinius stiprintuvus, kurių maitinimo įtampa yra 12 V, pvz., K140UD6, K140UD608, K140UD12, K140UD1208, LM358, LM324, TL071 / 081. KT829A tranzistorius yra pagrindinis galios elementas ir visa srovė praeina per jį, todėl jis būtinai montuojamas ant šilumos kriauklės. Tranzistoriaus pasirinkimą lemia reikalinga įkrovimo srovė, nustatyta akumuliatoriui įkrauti.
4. Pasirinkite įkroviklio korpusą. Jis nustatys atminties formą, dizainą, šilumos šalinimo sąlygas ir išvaizdą. Tokiu atveju buvo pasirinkta aliuminio aerozolio skardinė. Mes pašaliname jo viršutinę dalį.
5. Mes išpjaustėme iš universaliosios tvirtinimo plokštės dalį, lygią cilindro vidiniam skersmeniui. Pageidautina, kad plokštė, įeinanti į cilindrą, būtų sandari, nesukimšant.
6. Mes užpildome atmintį dalimis pagal schemą. Aerozolio dangtelis yra tinkamo dydžio kaip potenciometro rankenėlė.
7. Mes pritvirtiname tranzistorių ant radiatoriaus ir sumontuojame radiatorių ant lentos krašto, pagal nuotrauką.
8. Lydmetalis tranzistorius veda prie plokštės kaladėlių.
9. Lydykite varžą, ribodami maksimalią įmanomą akumuliatoriaus įkrovimo srovę. Kadangi visa įkrovimo srovė praeina per rezistorių R5, tam, kad rezistorius būtų kuo geresnis, jis turi būti paimtas iš plačiai naudojamo (MLT-1) keturių lygiagrečiai sujungtų 22 omų varžų, kurių kiekvieno galia yra 1 W. Be to, nuosekliai montuojamas 1,8 omo 5 vatų rezistorius. Bendras R5 varža buvo apie 7 omus (vidutinė galia 4 vatai). Rezistorių varža ir įranga priklauso nuo planuojamos įkrovimo srovės ir dalių, kurias gali įsigyti gamintojas.
10. Surinkite kontrolinę atminties dalį ant plokščių plokštės. Prijunkite pagamintą įkroviklio maitinimo bloką ir prijunkite krovinį - įkraunamą bateriją. Norėdami patikrinti veikimo ir derinimo režimus, prijunkite atmintį prie reguliuojamo maitinimo šaltinio. Mes patikriname įkrovimo srovės reguliavimo diapazoną, jei reikia, pasirenkame varžų R2 ir R3 vertę.
11. Perkelkite kontrolinę atminties dalį į darbinį šaliką
ir pritvirtinkite prie maitinimo bloko.
12. Ant lentos šone įdiekite lizdą įkroviklio maitinimo šaltiniui (adapteriui ar kitam maitinimo šaltiniui) prijungti.
13. Įdėkite atmintį į korpusą, pastatydami radiatorių į viršutinę (atvirą) dalį.
Apatinėje cilindrinėje korpuso dalyje iš anksto gręžkite 6 mm skersmens skyles. Įkroviklio korpuso darbinė padėtis yra vertikali, todėl jame, panašiai kaip dūmtraukyje, sukuriama natūrali traukos jėga. Oras, šildomas rezistoriais ir radiatoriumi, kyla iš korpuso į viršų, šaltai įleidžiant į apatines skylutes. Tokia ventiliacija veikia efektyviai, nes, kaitinant korpusą, beveik nejaučiamas didelis radiatoriaus įkaitimas, kai įkroviklis veikia per 3 valandas.
14. Įkroviklis yra sukomplektuotas su darbiniu komplektu ir išbandomas esant apkrovai, visiškai įkraunant keliolika akumuliatorių. Atmintis veikia stabiliai. Tuo pačiu metu periodiškai stebimas numatomas įkrovimo laikas, taip pat akumuliatoriaus temperatūra, kad būtų galima išjungti įkroviklį esant kritinėms vertėms. Naudodami „krokodilus“ akumuliatoriui prijungti galite prisijungti prie atminties valdymo ampermetro (multimetro) norėdami pakoreguoti įkrovimo srovę. Įkraunant vėlesnius tos pačios rūšies elementus, ampermetro nereikia.
